DE69508270T4

DE69508270T4 - Verfahren zur darstellung eines aufgeblätterten vermiculits zur herstellung eines endproduktes

Info

Publication number: DE69508270T4
Application number: DE69508270T
Authority: DE
Inventors: Michael Symons
Original assignee: Windsor Technologies Ltd
Current assignee: Windsor Technologies Ltd
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2015-11-01
Also published as: AU3751095A; CN1171769A; ES2128772T3; EP0789675B1; DE69508270D1; ES2130664T3; CA2204119A1; EP0789675A1; ATE179740T1; US5879600A; DE69508270T2; DE69509546T2; DE69509546D1; EP0789730A1; WO1996013468A1; CN1069608C; EP0789730B1; AU691676B2; ATE177415T1; AU690351B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits zur Herstellung eines Endprodukts und ein Verfahren zum Herstellen eines Endprodukts aus Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Darstellung von Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits zur Herstellung eines Endprodukts mit folgenden Schritten vorgeschlagen: (a) Falls notwendig, chemisches Modifizieren des Vermiculits durch Imprägnieren des Vermiculits mit einer Imprägnierungszusammensetzung mit einem dicarboxylen Anhydrid oder einem tricarboxylen Anhydrid, gelöst in einem zweckmäßigen, nichtwäßrigen Lösungsmittel, (b) falls notwendig, Aufbringen eines Haftförderers auf die Teilchen, um die Haftung eines Harzes auf der Oberfläche der Vermiculitteilchen zu fördern, (c) Versehen der Vermiculitteilchen mit Harz, durch entweder: (i) Aufbringen eines thermoplastischen Harzes in trockener Pulverform auf die Teilchen, so daß das thermoplastische Harz nach dem Aufbringen des Haftförderers an der Oberfläche der Vermiculitteilchen haftet, wobei das thermoplastische Harz an seiner Oberfläche durch Bestrahlung oder durch Fluorieren modifiziert wurde, oder (ii) Einschließen eines härtbaren Isocyanatharzes, das in einem zweckmäßigen kompatiblen Lösungsmittel gelöst ist, in die Imprägnierungszusammensetzung von Schritt (a), oder (iii) Aufbringen eines trockenen Pulvers eines härtbaren Novolakharzes auf die Teilchen und, falls notwendig, eines Katalysators hierfür, so daß das trockene Pulver des härtbaren Novolakharzes nach dem Aufbringen des Haftförderers an der Oberfläche der Vermiculitteilchen haftet, und (d) falls notwendig, nach Schritt (c) Entfernen jedes vorhandenen Lösungsmittels.
In einer ersten Alternative enthält das Verfahren folgende Schritte: (a) chemisches Modifizieren des Vermiculits durch Imprägnieren des Vermiculits mit einer Imprägnierungszusammensetzung mit einem dicarboxylen Anhydrid oder einem tricarboxylen Anhydrid, das in einem zweckmäßigen nichtwäßrigen Lösungsmittel gelöst ist; (c) (ii) Tränken der Vermiculitteilchen mit Harz durch Einbringen in die Imprägnierungszusammensetzung von Schritt (a) wobei ein härtbares Isocyanatharz in einem zweckmäßigen kompatiblen Lösungsmittel gelöst ist und (d) nach Schritt (c) (ii) Entfernen des Lösungsmittels.
In diesem Fall wird kein Haftförderer, benötigt.
Das dicarboxyle Anhydrid kann ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Tetrahydrophthalanhydrid, und das tricarboxyle Anhydrid kann Trimellithanhydrid sein. Zweckmäßige Lösungsmittel umfassen Methylacetat, Ethylacetat, Methylethylketon, Benzol, Trichlorethylen und Dichlormethan, vorzugsweise Dichlormethan.
Die Imprägnierungszusammensetzung enthält vorzugsweise 0,25 bis einschließlich 20, insbesondere bevorzugt 0,25 bis 10 Gewichtsprozent der Imprägnierungszusammensetzung an Anhydrid.
Während der Vermiculitanteil vorzugsweise zwischen 20 bis einschließlich 250, insbesondere zwischen 30 und einschließlich 150 Gewichtsprozent der Imprägnierungszusammensetzung beträgt, bevor das Lösungsmittel entfernt ist, bewegt sich nach Entfernen des Lösungsmittels der Anhydridanteil im Vermiculit zwischen 0,05 bis einschließlich 50 Gewichtsprozent des Vermiculits.
Das Lösungsmittel für das Isocyanatharz ist vorzugsweise dasselbe wie das Lösungsmittel für die Imprägnierungszusammensetzung, kann jedoch ein anderes kompatibles Lösungsmittel sein.
Die Imprägnierungszusammensetzung enthält vorzugsweise das härtbare Isocyanatharz in einer Menge von 0,25 bis inclusive 50 Gewichtsprozent der imprägnierenden Zusammensetzung an härtbarem Isocyanatharz.
In einer zweiten Alternative enthält das Verfahren folgende Schritte: (b) Aufbringen eines Haftförderers auf die Teilchen, um die Haftung eines Harzes an der Oberfläche der Vermiculitteilchen zu fördern; (c) (i) Aufbringen eines thermoplastischen Harzes in trockener Pulverform auf die Teilchen, so daß nach dem Aufbringen des Haftförderers der Thermoplast auf der Oberfläche der Vermiculitteilchen haftet, wobei das härtbare Harz an seiner Oberfläche durch Bestrahlung oder Fluorierung modifiziert wurde; und (d) falls notwendig, nach Schritt (c) Entfernen jedes vorhandenen Lösungsmittels.
Schritt (c) (i) kann Schritt (b) vorangehen oder folgen.
In diesem Fall ist keine chemische Modifizierung des Vermiculits nötig. Der Haftförderer kann mit oder ohne ein Lösungsmittel hierfür zugefügt werden.
Der Haftförderer wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus umwandelbaren Harzen, wie Petroleumharzen, Kohlenwasserstoffharzen und Kumaron-Indenharzen, thermoplastischen Gummis, Styrenbutadienharzen, Styrenacrylatharzen, chlorinierten Gummis, Phenolharzen, lösungsmittellöslichen thermoplastischen Harzen wie Polystyren oder Polyvinylchlorid, aus lignincellulosehaltigem Material derivierten Gummis oder Kollophonen, lösungsmittelquellbaren Cellulosen wie Methylhydroxypropylcellulose, Phenolformaldehydnovolakharzen, Urethanelastomeren, harzartigen Klebrigmachern, Bitumen, Kohlenteer, Asphalt und Pech; falls nötig, gelöst in einem zweckmäßigen nicht wäßrigen Lösungsmittel, wie zum Beispiel einem oben für die Anhydride aufgelisteten Lösungsmittel.
Bei der zweiten Alternative kann der Haftförderer ein solcher in wäßriger Phase sein, wie zum Beispiel einer, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die wasserlösliche, dispergierbare oder mischbare Polymere enthält, die elektrolytstabil sind, mit Filmbildungstemperaturen zwischen minus 15ºC und plus 40ºC, wie Polyvinylalkohol, Polyurethane, Olefine, Acrylatvinylester, Polyvinylhalide, Chloroprencopolymere und Dispersionen von Styrenbutadiengummi, Butadienvinylacetatcopolymere und Polyacrylsäureester, Acryle und die druckempfindlichen Acryle.
Der Haftförderer wird auf die Teilchen vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis inclusive 25 Gewichtsprozent der Vermiculitteilchen aufgebracht.
Das thermoplastische Harz weist vorzugsweise ein bestrahltes, vernetzbares, thermoplastisches Harz in trockener Pulverform auf, vorzugsweise in feinzerteilter Trockenpulverform, wobei das Harz, während es sich in trockener Pulverform befand, einer Gammastrahlung ausgesetzt wurde, wobei das Harz aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus Polyvinylchlorid, linearem Low-Density-Polyethylen, Low-Density-Polyethylen und High-Density-Polyethylen oder einem thermoplastischen Harz in trockener Pulverform, vorzugsweise feinzerteilter trockener Pulverform, das fluoriert wurde, wobei das Harz ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchlorid, Polyethylen und Polypropylen.
In Schritt (c) (i) sind die Vermiculitteilchen geharzt mit thermoplastischem Harz von 1 bis inclusive 500 Gewichtsprozent des Vermiculits. Wenn die Vermiculitteilchen für einen Extrusions- oder Injektionsschmelzprozeß bestimmt sind, werden die Teilchen vorzugsweise mit 50 bis einschießlich 500 Gewichtsprozent des Vermiculits des thermoplastischen Harzes geharzt. Wenn die Teilchen jedoch für ein Spritzgußverfahren bestimmt sind, zum Beispiel die Herstellung einer Teilchenplatte, dann werden die Teilchen vorzugsweise mit 2 bis einschließlich 50 Gewichtsprozent des Vermiculits des thermoplastischen Harzes geharzt.
Als eine weitere Alternative kann der Haftförderer vor Schritt (c) (i) auf die thermoplastischen Harzteilchen aufgebracht werden.
In einer dritten Alternative weist das Verfahren folgende Schritte auf: (b) Aufbringen eines Haftförderers auf die Teilchen, der ein Lösungsmittel aufweist, das die Vermiculitteilchen anfeuchtet und das ein Haften eines Harzes an der Oberfläche der Vermiculitteilchen bewirkt, (c) (iii) Aufbringen eines trockenen härtbaren Novolakharzpulvers auf die Teilchen und, falls nötig, eines Katalysators hierfür, so daß nach dem Aufbringen des Haftförderers das trockene härtbare Novolakharzpulver an der Oberfläche der Vermiculitteilchen haftet, und (d) Entfernen des Lösungsmittels nach Schritt (c).
Schritt (c) (iii) kann dem Schritt (b) vorangehen oder nachfolgen.
Das Lösungsmittel kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die besteht aus Wasser oder Dichlormethan.
Ebenfalls können für die Vermiculitteilchen zweckmäßige Verstärkungsfasern eingebaut werden.
Zusätzlich können die Vermiculitteilchen mit einer zweckmäßigen Menge kryogener Gummiteilchen in gemahlener Krümelform, wie zum Beispiel die aus Autoreifen gewonnenen Teilchen im Bereich einer Teilchengröße von 0,25 bis einschließlich 3 mm gemischt werden, um die Federung, Schockwiderstandsfähigkeit, Nagelhaltfähigkeit und Elastizität des daraus hergestellten Endproduktes zu verbessern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines aus Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits hergestellten Gegenstandes vorgeschlagen, das gemäß den Schritten (a), (b), (c) und (d) (siehe oben) behandelt wurde, mit folgendem Schritt: (1) Komprimieren der Vermiculitteilchen in einer zweckmäßigen Presse oder Form unter Hitze, um zu ermöglichen, daß das vorhandene Harz polymerisiert, um den Gegenstand zu bilden.
Beispielsweise können die Vermiculitteilchen in einer zweckmäßigen Presse oder Form komprimiert und bei einer Temperatur zwischen 120ºC und einschließlich 250ºC, vorzugsweise zwischen 130ºC bis einschließlich 220ºC erhitzt werden bei Drücken von 2 bis einschließlich 70 kg/cm².
Bei dem Gegenstand handelt es sich beispielsweise um eine Teilchenplatte.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Teilchenplatte aus Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits, das gemäß den Schritten (a), (b), (c) und (d) (siehe oben) behandelt wurde, vorgeschlagen, mit den Verfahrensschritten: (i) Imprägnieren eines Blattes oder von Blättern lignincellulosehaltigen Materials mit einer Zusammensetzung, die ein härtbares Harz, eine Streckflüssigkeit für das härtbare Harz und, wo notwendig, einen Katalysator für das härtbare Harz aufweist, (ii) Wiedergewinnen der Streckflüssigkeit; (iii) Aufbringen des imprägnierten Blatts oder imprägnierter Blätter lignincellulosehaltigen Materials auf eine oder beide Seiten einer der Vermiculitteilchenschicht, um einen Verbundwerkstoff zu bilden; und (iv) Komprimieren des Verbundwerkstoffs in einer zweckmäßigen Presse unter Hitze, um zu ermöglichen, daß das vorhandene Harz polymerisiert und um zu ermöglichen, daß das im imprägnierten Blatt oder in den imprägnierten Blättern vorhandene härtbare Harz polymerisiert und abbindet und daß dies alles erstarrt, um die Teilchenplatte zu bilden.
Wiederum kann beispielsweise der Verbundwerkstoff in einer zweckmäßigen Presse komprimiert und aufgeheizt werden auf eine Temperatur zwischen 120ºC und einschließlich 250ºC, vorzugsweise von 130ºC bis einschließlich 200ºC, bei einem Druck von 2 bis inclusive 70 kg/cm².
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes aus Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits vorgeschlagen, das gemäß den Schritten (a), (b), (c) und (d) (siehe oben) behandelt wurde, mit dem Verfahrensschritt: (I) Aussetzen der Vermiculitteilchen einem Extrusions- oder Injektionsformverfahren mit Aufheizung, um zu ermöglichen, daß das vorhandene Harz polymerisiert, um den Artikel zu ergeben.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Der erste Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zur Darstellung von Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits zur Herstellung eines Endproduktes dar.
Vermiculit ist der geologische Name für eine Gruppe von wasserhaltigen Blättchenmineralen wie Aluminium-, Eisen-, Magnesiumsilikate, ähnlich wie Glimmer, das heißt Glimmer oder die Tonerde, und die, wenn sie einer Erhitzung unterworfen werden, als eine Funktion des sich zwischen den Blättchen entwickelnden Dampfes aufblättern. Das Material ist inert, chemisch rein, nicht kanzerogen, frei von Asbest, nicht korrosiv, nicht brennbar, nicht allergen, geruchlos und nach Verschlucken harmlos. Es hat einen Schmelzpunkt von 1315ºC und eine Sintertemperatur von 1260ºC. Es hat eine Wärmeleitfähigkeit von K = 0,062 bis 0,065 w/m ºC. Es wird in einer Teilchengröße von nach einer Siebanalyse von 98% bis 100% durch ein 200 · 10&supmin;&sup6; m Sieb durchgehend bis zu einer Siebanalyse von 90% bis 98%, bei einem 3000 · 10&supmin;&sup6; m Sieb rückgehalten verwendet, mit einer Schüttdichte von 50 g bis 75 g/l bis 90 g bis 130 g/l. Typische zweckmäßige Werte sind MDX, SFX, FNX oder Micron von Micronised Products Ltd., einer Tochter der Palabora Mining Company, Südafrika.
In der ersten Alternative der Erfindung wird das Vermiculit chemisch modifiziert, indem das Vermiculit mit einer Imprägnierungszusammensetzung imprägniert wird, wobei die Zusammensetzung ein dicarboxyles Anhydrid wie Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Tetrahydrophthalanhydrid oder ein tricarboxyles Anhydrid wie Trimellithanhydrid ist, gelöst in einem zweckmäßigen Lösungsmittel.
Die Wahl des Lösungsmittels ergibt sich aus dessen Zweckmäßigkeit einschließlich Toxizität, Einfachheit in der Handhabung, Siedepunkt und Verdampfungsrate, die wiederum dessen Wiedergewinnungsfreundlichkeit aus dem Vermiculit nach dem Imprägnieren dessen Inertheit und damit Abwesenheit von chemischen Störfaktoren, Entflammbarkeit und Explosionsgefahr beeinflussen, wobei seine Lösungsfähigkeit die Infusion und das innige Befeuchten des Vermiculits und schließlich seine Wiedergewinnbarkeit durch Absorption in Aktivkohle, gefolgt von einem Dampfreinigen und einer Destillation, Kondensations-, Kühlungs- oder Membran- oder Siebtechnologien propagiert. Beispiele zweckmäßiger Lösungsmittel sind Methylacetat, Ethylacetat, Methylethylketon, Benzol, Trichlorethylen und Dichlormethan. Dichlormethan ist das bevorzugte Lösungsmittel, da es nicht entflammbar ist, einen Siedepunkt von etwa 39ºC hat und relativ inert ist und auch die anderen Anforderungen des Verfahrens erfüllt. Außerdem hat Dichlormethan die Neigung, Wasser als Lösung zu absorbieren, wobei es ein 98 prozentiges azeotropes Gemisch bildet und somit die Latenzzeit der Isocyanate verlängert, die mit Hydroxyl enthaltenden Verbindungen, hauptsächlich Wasser, reagieren, um Urethane zu erzeugen. Die hohe Verdampfungsrate von Dichlormethan steigert auch die sehr schnelle Verdampfung von Restwasser.
Die Imprägnierungszusammensetzung enthält ein in einem zweckmäßigen kompatiblen Lösungsmittel gelöstes härtbares Isocyanatharz.
Isocyanate sind Verbindungen, die die Gruppe -N=C=O aufweisen und durch die Hauptformel
R(NCO)x
charakterisiert sind, wobei x eine Variable ist und die Anzahl von NCO-Gruppen angibt und R eine Präpolymergruppe angibt.
Beispiele dieser Isocyanate sind diejenigen, die einen (NCO)-Anteil von vorzugsweise mehr als 20%, insbesondere vorzugsweise mehr als 30% enthalten. Diese Isocyanate fördern die Latenzzeit oder reduzierte Reaktivität und schaffen die maximale Kapazität für Hydroxylverbindungen. Beispiele sind Desmadur VKS oder Desmadur VK von Bayer, die lösungsmittelfreie Mischungen aromatischer Polyisocyanate wie Diphenylmethan-4,4-di-isocyanat und polymere Substanzen sind. Diese und ähnliche werden typischerweise in der Industrie als MDIs bezeichnet. Eine weitere verwendete Beschreibung ist ein Di-isocyanatodiphenylmethan, von dem weitere Beispiele sind: Suprasec DNR-5005, das ein polymeres MDI ist, oder Suprasec 2020, das ein monomeres MDI mit verfügbaren MCO-Anteilen von 30,7% und 29% sind, und die polymere MDI mit einer Standardfunktionalität und entsprechende monomere MDI sind. Die Suprasecharze werden von ICI geliefert. Ein weiteres Beispiel eines rohen MDI ist Voronate M 229 der Dow Chemical Company.
Weitere zweckmäßige Di-isocyanate sind die Toluen-di-isocyanate mit dem alternativen Namen Tolylen-di-isocyanat oder Toluylen-di-isocyanat mit der Abkürzung TDI, wie Desmadur L75 von Bayer.
Das Lösungsmittel kann jedes zweckmäßige Lösungsmittel sein und ist vorzugsweise Dichlormethan, wobei das härtbare Isocyanatharz in dem Dichlormethan in einer Konzentration von 0,25 bis 50, vorzugsweise einer Konzentration von 1 bis 10 Gewichtsprozent der Imprägnierungszusammensetzung gelöst ist.
Vermiculit als ein natürliches Aluminosilikat hat Schichten vernetzter Aluminiumsilikattetraeder, kombiniert mit Schichten von Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid. Es liegt an den Hydroxylgruppen im Tongitter, daß die Isocyanatgruppen und Anhydride sich vernetzen, katalysiert durch die Anwesenheit der Metallhydroxide. Man hat beispielsweise herausgefunden, daß eine Platte aufgeblätterten Vermiculits von einer Dichte von 0,4 mit nur 2 bis 0,6 Gewichtsprozent des Vermiculits von "Supersec 5005" (ICI) MDI und Maleinsäureanhydrid eine bemerkenswerte Kohäsionskraft aufweist. Angesichts des Oberflächenbereichs der feinen aufgeblätterten Vermiculite scheint dies den Verbindungsmechanismus zu untermauern.
Nach der Behandlung des Vermiculits mit dem härtbaren Isocyanatharz in dem Lösungsmittel wird das Lösungsmittel zur Wiederverwendung wiedergewonnen. Das härtbare Isocyanatharz wird auf und in dem Vermiculit in einem latenten Zustand, bereit für eine folgende Polymerisation belassen, wenn es den geeigneten Bedingungen von Wärme und Temperatur unterworfen wird.
Das Vermiculit kann mit der Imprägnierungszusammensetzung durch Immersion oder durch Sprühen imprägniert werden, nach dem das Lösungsmittel zur Wiederverwendung wiedergewonnen wird.
Eine zweite Alternative des Verfahrens der Erfindung besteht darin, auf die Teilchen einen Haftförderer aufzubringen, um die Haftfähigkeit eines thermoplastischen Harzes an den Oberflächen der Vermiculitteilchen zu fördern.
Der Haftförderer kann mit oder ohne Lösungsmittel hierfür aufgebracht werden und auf jede zweckmäßige Art und Weise, wie beispielsweise durch Sprühen oder dergleichen.
Der Haftförderer wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus umwandelbaren Harzen wie zum Beispiel Petroleumharzen, Hydrocarbonharzen und Kumaron-Indenharzen. Das Petroleumharz kann beispielsweise aus gecrackten Öl-C9 ungesättigten Monomeren deriviert werden. Als Kohlenwasserstoffharz ist/sind möglich: alkyliertes Kohlenwasserstoffharz oder hydroxylhaltiges modifiziertes Kohlenwasserstoffharz, thermoplastische Gummis, zum Beispiel Kraton D 1102CS von Shell, Styrenbutadienharze, Styrenacrylatharze, chlorinierte Gummis, Phenolharze, lösungsmittellösliche thermoplastische Harze wie zum Beispiel Polystyren oder Polyvinylchlorid, aus lignincellulosehaltigem Material derivierte Gummis oder Kollophone, lösungsmittelquellbare Cellulosen, wie zum Beispiel Methylhydroxypropylcellulose, zum Beispiel Culminal MHPC 20005 von Hercules Corporation; Phenolformaldehydnovolakharze, zum Beispiel Plyophen 602N oder Varcum 3337 von PRP Resins Division of Sentrachem Ltd.; Bitumen, zum Beispiel Hartbitumen Mexphalte H80/90 von Shell; Kohlenteer, Asphalt oder Pech; Urethanelastomere, harzartige Klebrigmacher, zum Beispiel Oulutac 20GPR von Forchem OY; falls notwendig, in einem zweckmäßigen nichtwäßrigen Lösungsmittel gelöst, zum Beispiel aus der Liste für die Anhydride, vorzugsweise Dichlormethan.
Der Haftförderer wird auf die Teilchen in einer Menge von 0,1 bis inclusive 25 Gewichtsprozent der Vermiculitteilchen aufgebracht.
Entweder vor oder nach Aufbringen des Haftförderers wird auf die Teilchen ein thermoplastisches Harz, vorzugsweise in feinzerteilter trockener Pulverform, aufgebracht, so daß nach dem Aufbringen des Haftförderers das thermoplastische Harz auf der Oberfläche der Vermiculitteilchen haftet, wobei das thermoplastische Harz in seiner Oberfläche durch Bestrahlung oder Fluorination modifiziert wurde.
Auf diese Weise kann das thermoplastische Harz mit den trockenen Vermiculitteilchen vor Aufbringen des Haftförderers gemischt werden. Dann, wenn der Haftförderer aufgebracht ist, haftet das thermoplastische Harz auf der Oberfläche der Vermiculitteilchen.
Alternativ kann das thermoplastische Harz nach Aufbringen des Haftförderers auf die Vermiculitteilchen aufgebracht werden.
Das thermoplastische Harz kann ein bestrahltes, vernetzbares thermoplastisches Harz in trockener Pulverform, vorzugsweise in feinzerteilter Form, sein, wobei das Harz, während es sich in trockener Pulverform befand, einer Gammastrahlung ausgesetzt wurde, wobei das Harz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyvinylchlorid, linearem Low-Density-Polyethylen, Low-Density-Polyethylen und High-Density-Polyethylen besteht.
Das thermoplastische Trockenpulverharz kann beispielsweise ein Polyvinylchlorid oder ein lineares Low-Density-Polyethylen, Low-Density-Polyethylen oder High-Density-Polyethylen sein, wobei das Harz einer Gammastrahlung bei unterschiedlich absorbierten Dosen ausgesetzt worden ist, typischerweise im Bereich von 5 bis 30 kGy, vorzugsweise von 8 bis 25 kGy und vorzugsweise in Sauerstoff oder in einer mit Sauerstoff angereicherten Atmosphäre, wobei die Bestrahlung bei einer typischen Dosis von 1,38 Gy pro Sekunde durchgeführt wird. Es ist zu beachten, daß exzessive Dosierung dazu führen kann, daß das Polymer zersetzt wird.
Das Verfahren der Vorbestrahlung dieser Einsatzharze in feiner Teilchengröße in Säcken ist praktisch und relativ billig. Außerdem führen durch Bestrahlung ausgelöste chemische Veränderungen in der chemischen Struktur der Harze zu bemerkenswerten physikalischen Veränderungen in den Harzen, unter anderem verbesserte Zusammenhaltkraft und Haftung an der Konversion, wenn auf diese Weise durch Bestrahlung ausgelöste chemische Veränderungen vor der Konversion der Harze auftreten. Bestrahlung hat einen markanten Einfluß auf die morphologischen Eigenschaften der sich ergebenden Harze und deren zugehörige physikalische Eigenschaften, wenn sie als Binder in Vermiculitverbindungen eingesetzt werden. Durch Bestrahlung ausgelöste Vernetzung findet in der Hauptsache in der amorphen Phase der Harze statt und führt zu einer Verstärkung des Kristallgehaltes der letztendlichen thermoplastischen Harze, die durch die Anwesenheit von strahlungsinduziertem Aufpolymerisieren von reaktiven Gruppen stimuliert werden, um sich in einer härtbaren Art und Weise zu verhalten.
Nachdem das als trockenes Pulver bestrahlte thermoplastische Harz an der Oberfläche des Vermiculits anhaftet, kann jedes eingesetzte Lösungsmittel für eine Wiederverwendung wiedergewonnen oder anderweitig entfernt werden. Es bleibt ein Vermiculit mit einer beharzten Oberfläche zurück, die trocken ist und sich letztendlich in einem latenten Zustand befindet, bereit zur Herstellung, um ein Endprodukt zu bilden.
Das Niveau der Trockenpulververharzung des Vermiculits bewegt sich von 1 bis einschließlich 500 Gewichtsprozent, abhängig von der Endanwendung des resultierenden Produkts, bewegt sich jedoch gewöhnlicherweise im Bereich von 2 bis einschließlich 50 Gewichtsprozent für ein Spritzgußverfahren, zum Beispiel für Verbundplatten und im Bereich von 50 bis einschließlich 500 Gewichtsprozent für Extrusions- und Injektionsformprodukte.
Zusätzlich können diese bestrahlten thermoplastischen Harze in feinkörniger Trockenpulverform zerkleinert werden mit Pigmenten und zweckmäßigen Streckmitteln wie Karbonaten, Talken oder Kaolinen und abgelagert werden als trockener äußerer Horizont oder als vorpigmentierter Film auf einer oder beiden äußeren Oberflächen eines Vermiculitkerns während der Herstellung einer Tafel, wodurch dekorative Oberflächen geschaffen werden.
Das thermoplastische Harz kann auch ein thermoplastisches Harz in trockener Pulverform, vorzugsweise in feinkörniger trockener Pulverform sein, das fluoriert wurde, wobei das Harz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchlorid, Polyethylen und Polypropylen.
Das Harz in feinzerkleinerter Pulverform oder in Form von Fasern mit sehr hohem Schlankeitsgrad oder in Form dünner Flocken wird mit Fluorgas behandelt, das, weil es ein derart starkes oxidierendes Agens ist, mit einem anderen Gas bis zu 99 Volumenprozent verdünnt werden kann. Die Harzteilchen können vor dem Einführen des Fluorgases, das mit Nitrogen oder Sauerstoff oder einem anderen Gas und unter Druckverdünnt ist, zuerst einem Vakuum ausgesetzt werden. Nach einer ausreichenden Kontaktdauer wird das Fluor noch einmal entfernt und mittels Vakuum gereinigt, um das freie Fluorniveau auf die Höhe von 0,1 ppm oder niedriger in der mitgeführten Luft zu reduzieren.
Das thermoplastische Harz wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchlorid, Polyethylen oder Polypropylen, wobei das Polypropylen das bevorzugte Polymer ist, das fluoriert wurde und das an der Oberfläche des Vermiculits anhaftet.
Durch Fluorierung induzierte chemische Änderungen in der chemischen Struktur der Harze führt zu physikalischen Veränderungen in den Harzen, unter anderem verbesserte Zusammenhaltkraft und Haftung an der Konversion, wenn vor der Umwandlung des Harzes auf diese Weise durch Fluorination ausgelöste chemische Veränderungen auftreten. Fluorination beeinflußt die morphologischen Eigenschaften der Harze und deren zugehörige physikalische Eigenschaften, wenn sie als Binder in Vermiculitverbindungen eingesetzt werden, in denen sie stimuliert werden können, um sich aufgrund eines durch Fluorination ausgelösten Aufpolymerisierens von reaktiven Gruppen eher härtbar als rein thermoplastisch zu verhalten.
Nachdem das als trockenes Pulver, Faser oder Flocke fluorinierte thermoplastische Harz an der Oberfläche des Vermiculits anhaftet, kann jedes eingesetzte Lösungsmittel zur Wiederverwendung wiedergewonnen oder anderweitig entfernt werden. Es bleibt ein Vermiculit mit einer beharzten Oberfläche zurück, die trocken ist und sich letztendlich in einem latenten Zustand befindet, da die Aktivierung des fluorinierten Binderharzes nur bei einem Aussetzen den notwendigen Bedingungen von Temperatur und Druck erreicht wird, wie im folgenden beschrieben werden wird.
Das Niveau der Verharzung des Vermiculits bewegt sich von 1 bis einschließlich 500 Gewichtsprozent, abhängig von der Endverwendung des resultierenden Produkts, bewegt sich jedoch in der Regel im Bereich von 2 bis einschließlich 50 Gewichtsprozent für ein Spritzgußverfahren, zum Beispiel für Verbundplatten und im Bereich von 50 bis einschließlich 500 Gewichtsprozent für extrudierte und durch Injektionsformverfahren hergestellte Produkte.
Zusätzlich können diese fluorinierten thermoplastischen Harze in Form eines feinzerteilten Pulvers in Flockenform oder Faserform oder in Filmform vorpigmentiert werden, um während der Herstellung einer Tafel als trockener äußerer Horizont oder als vorpigmentierter Film auf einer oder beiden äußeren Oberflächen eines Vermiculitverbundkerns abgelagert zu werden, wodurch dekorative Oberflächen geschaffen werden. Zusätzlich können äußere Laminatfilme verwendet werden, die in sich selbst Laminate sind, während die inneren Laminate nur fluoriert worden sind.
Als weitere Alternative kann der Haftförderer auf die thermoplastischen Harzteilchen vor dem Schritt (c) (i) aufgebracht werden.
Die Beharzung der Teilchen ist dafür vorgesehen, die Teilchen miteinander zu verbinden, um ein Verbunderzeugnis, oder ein extrudiertes Produkt oder dergleichen zu formen.
Eine dritte Alternative des Verfahrens der Erfindung besteht darin, auf die Teilchen einen Haftförderer, der ein Lösungsmittel ist, aufzubringen, um das Anhaften eines trockenen Pulvernovolakharzes an der Oberfläche der Vermiculitteilchen zu fördern. Wiederum kann der Haftförderer vor oder nach dem Aufbringen des Trockenpulvernovolakharzes auf die Vermiculitteilchen aufgebracht werden.
Auf diese Weise kann das Novolakharz mit den trockenen Vermiculitteilchen vor dem Aufbringen des Haftförderers vermischt werden. Wenn der Haftförderer aufgebracht wird, dann haftet das Novolakharz an der Oberfläche der Vermikulitteilchen.
Alternativ kann das Novolakharz auf die Vermiculitteilchen nach Aufbringen des Haftförderers aufgebracht werden.
Das Lösungsmittel kann ausgewählt werden unter Wasser und Dichlormethan.
Ein Novolakharz ist ein auf Phenol und Formaldehyd und irgendwelchen Variationen und modifizierten Formeln eines derartigen Harzes basierendes Harz, wobei das Molverhältnis des Phenols zu Formaldehyd im Ungleichgewicht liegt. Das Novolakharz kann einen Katalysator enthalten, der bei Zerfall unter Hitze eine Formaldehydquelle verursacht, was die Kondensation des Polymers auslöst, um ein dreidimensionales stabiles Netzwerk mit minimaler Schrumpfung zu bilden, das hart, fest und unlöslich ist. Das Harz wird in feinzerteilter Pulverform verwendet und hat die Eigenschaft, bei etwa 100 bis 130ºC, im wesentlichen bei 110ºC zu fließen zu beginnen, gefolgt von der Zersetzung des Katalysators, beispielsweise Hexamethylentetramin. Ein Beispiel für zweckmäßige Novolakharze sind die Codes 6240 oder 3174 der Schenectady Corporation of South Africa; oder Plyophen 24-700 und Plyophen 602 N oder Varcum 3337 der PRP Resins Division der Sentrachem Ltd. of South Africa.
Nachdem das härtbare Trockenpulvernovolakharz an der Oberfläche des Vermiculits anhaftet, kann der Lösungsmittelhaftförderer für eine Wiederverwendung wiedergewonnen oder anderweitig entfernt werden. Dies ergibt ein Vermiculit mit einer geharzten Oberfläche, die trocken ist und in einem latenten Zustand vorliegt, bereit zur Verarbeitung, um ein Endprodukt zu formen.
Zusätzlich können die Vermiculitteilchen mit einer zweckmäßigen Menge cryogenzerkleinerter Gummikrümelteilchen, welche beispielsweise aus Automobilreifen wiedergewonnen werden, in der Teilchengröße von 0,25 mm bis 3 mm vermischt werden, um die Federeigenschaft, Schlagfestigkeit, Nagelhaltfähigkeit und Flexibilität des daraus hergestellten Endprodukts zu verbessern.
Im folgenden werden Beispiele der Erfindung angegeben.

Beispiel 1

Es wird eine Imprägnierungsmischung gebildet mit einer einprozentigen Phthalanhydridlösung und einer dreiprozentigen Suprasec 5005 MDI-(von ICI)-Lösung in Dichlormethan.
Aufgeblätterte Vermiculitteilchen werden mit der Imprägnierungsmischung imprägniert, so daß die Teilchen nach einer Drainage bis zu 150 Prozent der Imprägnierungsmischung absorbieren.
Danach wird das Lösungsmittel Dichlormethan zur Wiederverwendung wiedergewonnen.
Die behandelten Teilchen werden zwischen die Platten einer Presse gebracht und bei einer Temperatur von etwa 210ºC für etwa 5 Minuten gepreßt, um eine Teilchenplatte mit einer Dichte von 0,34 g/cm³ zu erzeugen.

Beispiel 2

Es wird eine Imprägnierungsmischung gebildet mit 10 kg Dichlormethan, 400 g Methanol, 40 g Culminal MHPC 2000S der Hercules Corporation. Die Imprägnierungsmischung wird nicht kürzer als 40 Minuten abgelagert, um zu ermöglichen, daß die Cellulose quillt.
Die aufgeblätterten Vermiculitteilchen werden mit der Imprägnierungsmischung imprägniert und danach drainiert.
Die behandelten Vermiculitteilchen werden dann mit 12 Gewichtsprozent eines linearen bestrahlten Low-Density-Polyethylens mit einer Teilchengröße von 300 mesh vermischt, die mit einer absorbierten Dosis von 16 kGy bestrahlt worden sind, so daß die Polyethylenteilchen an den Vermiculitteilchen anhaften.
Danach wird das Lösungsmittel Dichlormethan zur Wiederverwendung wiedergewonnen.
Die Teilchen werden zwischen den Platten einer Presse bei etwa 220ºC für etwa 6 Minuten gepreßt, um eine Platte mit einer Dichte von 0,93 g/cm³ zu erzeugen.

Beispiel 3

Es wird eine Imprägnierungsmischung gebildet aus einer einprozentigen Lösung von Maleinsäureanhydrid in Dichlormethan.
Aufgeblätterte Vermiculitteilchen werden mit der Imprägnierungsmischung besprüht, so daß die Imprägnierungsmischung absorbiert wird.
Während die Vermiculitteilchen noch feucht sind, werden 10 Gewichtsprozent des Vermiculits an Varcum 3337 Novolakharz mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 250 mesh zu den Vermiculitteilchen hinzugefügt, und die Teilchen werden so gemischt, daß die Novolakharzteilchen an den Vermiculitteilchen anhaften.
Danach wird das Lösungsmittel Trichloromethan zur Wiederverwendung wiedergewonnen. Die Teilchen werden zwischen die Platten einer Presse bei etwa 190ºC für etwa 4 Minuten gepreßt, um eine Platte mit einer Dicke von 12 mm und einer Dichte von 0,6 g/cm³ zu erzeugen.
Der zweite Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands aus Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits, das den Schritten (a), (b), (c) und (d) (siehe oben) unterworfen wurde, wobei das Verfahren den Schritt Komprimieren der Vermiculitteilchen in einer zweckmäßigen Presse oder Form unter Hitze beinhaltet, um zu ermöglichen, daß das vorhandene Harz polymerisiert, um den Gegenstand zu bilden.
Die Vermiculitteilchen können beispielsweise in einer zweckmäßigen Presse bei Temperaturen zwischen 120ºC und 250ºC, vorzugsweise im Bereich von 150ºC bis 220ºC und bei Drücken von 2 bis 70 kg/cm², vorzugsweise etwa 18 bis 30 kg/cm², gepreßt und erhitzt werden.
Der dritte Aspekt der Erfindung betrifft den oben beschriebenen Prozeß, jedoch zum Herstellen einer Teilchenplatte aus Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits, das modifiziert ist, indem der Teilchenplatte ein Blatt oder mehrere Blätter lignincellulosehaltigen Materials, das mit einer besonderen Verbindung imprägniert ist, eingebaut wird. In dieser Weise wird das imprägnierte Blatt/ werden imprägnierte Blätter lingnincellulosehaltigen Materials in einen oder beide der äußeren Horizonte der Teilchenplatte eingebaut, wodurch eine unter Spannung gebrachte Hautzusammensetzung mit einer Oberfläche geschaffen wird, auf die ein Finishing aufgebracht werden kann.
Das Blatt oder die Blätter lignincellulosehaltigen Materials können Papierblätter, vorzugsweise Kartonpapier, Pulpe in Blattform, Holzfurnier oder Blätter irgendeines anderen lignincellulo sehaltigen Materials sein.
Das Blatt oder die Blätter lignincellulosehaltigen Materials werden mit einer Zusammensetzung imprägniert, die ein härtbares Harz, eine Streckflüssigkeit für das härtbare Harz und, falls notwendig, einen Katalysator für das härtbare Harz enthält.
Beispiele zweckmäßiger Verbindungen für ein Imprägnieren sind im südafrikanischen Patent Nr. 90/2260 der Plascon Technologies (Proprietary) Limited offenbart und werden im folgenden im Detail beschrieben.
Das härtbare Harz soll eine verlängerte Topfzeit haben, das ist die Zeit, während der keine signifikante Viskositätsveränderung in der Harzmischung auftritt. Eine Topfzeit von wenigstens 14 bis 25 Wochen ist erwünscht. Dies kann erreicht werden durch zweckmäßige Auswahl eines härtbaren Harzes und der Streckflüssigkeit und, wo vorhanden, des Katalysators. Das härtbare Harz muß außerdem bei einer niedrigen Temperatur, beispielsweise unterhalb von 10ºC aufbewahrt werden, um die Topfzeit zu verlängern.
Die Streckflüssigkeit hat weitere wichtige Funktionen, um eine Variabilität betreffend das Gewicht des in die Blätter zu imprägnierenden Harzes zu schaffen, die Harzviskosität zu steuern, nicht gegen eine Polymerisation zu wirken, leicht aus dem imprägnierten Material wiedergewonnen zu werden und leicht handhabbar zu sein, ohne Gefahr einer Vergiftung, Explosion oder eines Feuers.
Das härtbare Harz kann ein Phenolharz (Phenolformaldehydresolharz) sein, vorzugsweise ein flüssiges Phenolharz, das bei Raum- oder erhöhten Temperaturen polymerisiert werden kann. Beispiele zweckmäßiger Phenolharze sind Celobond J 2027 L, J 2018, J 20/1096 L und J 20/1081 L der British Petroleum Company Plc, die katalysiert werden können mit einem Katalysator, wie zum Beispiel Phencat 10 oder vorzugsweise einem latenten Katalysator Phencat P.R.P. 382 der British Petroleum Plc. Ein Phenolfurfurylharz, katalysiert mit Hexamethylentetramin oder eine Mischung von Phenolharz mit Melaminformaldehyd oder Harnsäureformaldehydharze sind ebenfalls wählbar.
Zweckmäßige Streckflüssigkeiten zur Verwendung mit Phenolharzen können entweder Lösungsmittel für das Harz oder Lösungsmittel mit niedriger Viskosität sein und können entweder reaktiv oder nicht-reaktiv sein. Typische Beispiele sind Wasser, C1- bis C4-Alkohole wie Methanol oder Ethanol, höhere Kohlenalkohole wie Furfurylalkohol, Aceton oder Methylethylketon oder Mischungen unter diesen.
Weitere besonders zweckmäßige härtbare Harze sind die MDI- und TDI-Isocyanate, die ohne Polyol oder gewöhnliche Vernetzungskomponenten verwendet werden können, da sie mit den Hydroxylgruppen in der Cellulose und der Hemicellulose der lignincellulosehaltigen Materialblätter vernetzen. Ein Beispiel eines zweckmäßigen Polyurethanvorprodukts dieses Typs ist Desmodur VK oder Desmodur VKS von Bayer.
Zweckmäßige Streckflüssigkeiten zur Verwendung mit Isocyanaten sind die halogenierten Kohlenwasserstoffe wie Dichlormethan oder Trichlormethylen oder Ethylacetat.
Es wird kein Katalysator benötigt.
Ein weiterer Typ eines härtbaren Harzes, welches verwendet werden kann, sind die flüssigen, bei Raumtemperatur aushärtenden Acryl- und Methacrylsäureester und Methylmethacrylate, typischerweise katalysiert mit Benzoylperoxidpulvern. Weitere Typen sind die Harnstoffformaldehyde, Melaminformaldehydharze, katalysiert mit entweder Säuren oder Basen, und die mit Glykolen mit inneren Weichmachern versehen sind.
Die Verbindung kann auch andere Komponenten, wie einen Verzögerer, einen Beschleuniger oder einen Surfactanten, einen Feuerhemmer oder Weichmacher enthalten.
Es gibt zwei besonders bevorzugte Zusammensetzungen für die Verwendung in dieser Erfindung. Diese Zusammensetzungen sind deshalb bevorzugt, weil sie eine optimale Topfzeit haben, zweckmäßige Imprägnierungsniveaus der Harze in die zu imprägnierenden Blattmaterialien bieten, eine einfache Polymerisation des einmal imprägnierten härtbaren Harzes bieten und weil die Streckflüssigkeit leicht entfernt werden kann.
Die in erster Linie bevorzugte flüssige Zusammensetzung weist ein Phenolharz auf, sowie 30 bis 400 Gewichtsprozent des Phenolharzes an einer Streckflüssigkeit, die ausgewählt wurde aus einem C1- bis C4-Alkohol, vorzugsweise Methanol, das eine Latenzzeit erzwingt, das jedoch ermöglicht, daß es mit einem anderen Lösungsmittel gemischt werden kann, um die Verdampfungsrate zu erhöhen, und einen Katalysator für das Phenolharz, wie zum Beispiel Phencat 10 oder einen latenten Katalysator wie zum Beispiel P.R.P. 382 BY der British Petroleum Plc oder ein Äquivalent hiervon.
Die in zweiter Linie bevorzugte flüssige Verbindung enthält ein Isocyanat, vorzugsweise ein MDI- oder TDI-Isocyanat, bei dem kein Katalysatoreinschluß notwendig ist, 20 bis 350 Gewichtsprozent des Harzes einer Streckflüssigkeit, die ausgewählt ist aus Dichlormethan, Trichlorethylen, Ethylacetat, Methylacetat oder anderen zweckmäßigen Streckflüssigkeiten, vorzugsweise Dichlormethan und einem Anhydrid. Die Methyl oder Ethylisocyanate verestern mit den Hydroxylgruppen in den Cellulose- und Hemicellulosemolekülen der Pulpe oder des Papiers oder des Holzfurniers oder eines anderen natürlichen faser- oder lignincellulosehaltigen Materials und bilden in sich selbst Polyharnstoffpolymerstrukturen, die gute mechanische Eigenschaften in das behandelte Material hineinbringen.
Die Blätter lignincellulosehaltigen Materials können mit der flüssigen Verbindung in jeder zweckmäßigen Art und Weise imprägniert werden. Immersion oder Imprägnierung durch Vakuum/Druck/Vakuumimprägnierung einem zweckmäßigen Druckzylinder oder Beispielen ist denkbar. Danach werden die imprägnierten Blätter zum nächsten Verfahrensschritt geführt.
Im nächsten Verfahrensschritt wird die in den imprägnierten Blättern vorhandene Streckflüssigkeit zur Wiederverwendung wiedergewonnen durch Verdampfung und folgende Rekondensation oder durch Absorption.
Im nächsten Verfahrensschritt werden die imprägnierten Blätter lignincellulosehaltigen Materials entweder am Boden oder obenauf oder beides am Boden und obenauf auf einer Schicht von Vermiculitteilchen angeordnet, um ein Verbundteil zu bilden, und das Verbundteil wird dann unter zweckmäßigen Bedingungen von Temperatur und Druck zwischen den Platten einer Presse komprimiert, auf entweder einer kontinuierlichen oder einer diskontinuierlichen Basis, wobei das härtbare Harz in den imprägnierten Blättern polymerisiert wird, das Harz im Vermiculit polymerisiert und alles zusammen aushärtet, um die Teilchenplatte zu formen, wobei die äußeren imprägnierten Blätter fest am Kern des Verbunds anhaften. Diese eignen sich für eine Pulverbeschichtung sofort nachdem die Platte die Presse verläßt und die erforderliche Temperatur aufweist.
Nach den Schritten (a) bis (d) des oben beschriebenen Verfahrens können die Teilchen eines so behandelten aufgeblätterten Vermiculits in eine Teilchenplatte oder einen anderen Gegenstand geformt werden durch Komprimieren der Vermiculitteilchen unter Hitze in einer zweckmäßigen Presse oder Form. Man hat herausgefunden, daß die Vermiculitteilchen weiterhin behandelt werden können, bevor sie in einer Presse oder Form komprimiert werden, indem die Vermiculitteilchen mit einer Lösung eines Naturlatex oder thermoplastischen Gummis oder einer anderen klebrigen oder haftfähigen löslichen Komponente befeuchtet werden, und dann durch Verdampfen des Lösungsmittels, was im Falle von Naturlatex Wasser sein kann, oder eines acrylischen, druckempfindlichen Haftmittels.
Das Ergebnis daraus besteht darin, daß die Vermiculitteilchen entweder im äußeren Horizont oder auf Wunsch durch deren Tiefe durch den thermoplastischen Gummi oder eine andere klebrige oder klebfähige Komponente durch und durch zusammenkleben, um ein flexibles Blatt zu schaffen. Dieses flexible Blatt kann dann unter Hitze in einer zweckmäßigen Presse oder Form, wie oben beschrieben, komprimiert werden.
Der thermoplastische Gummi kann einer von den oben aufgelisteten sein, und das Lösungsmittel kann jedes zweckmäßige Lösungsmittel, wie zum Beispiel Dichlormethan sein. Alternativ kann ein Naturlatex in Wasser verwendet werden.
Das Lösungsmittel der thermoplastischen Gummi- oder anderen klebrigen oder klebfähigen Komponente kann auf die Vermiculitteilchen durch Aufsprühen aufgebracht werden. Danach können die Teilchen einem moderaten Druck unterworfen werden, vor oder nach Entfernung des Lösungsmittels.
Der Vorteil des in diesem Schritt erzeugten Gegenstandes besteht darin, daß das flexible Blatt in einer Presse oder Form plaziert werden kann, die eine gestaltete Oberfläche, beispielsweise eine gewellte oder kurvige Oberfläche haben, ohne eine Teilchenverschiebung, die zu übermäßigen Dickenänderungen in dem Endprodukt führen würden. Wenn das flexible Blatt bei geeigneten Temperaturen und Drücken gepreßt wird, nimmt es zuerst die gleiche Form wie die Presse oder Form an, wird dann komprimiert und dann findet das irreversible Abbinden statt, um eine zweckmäßig gestaltete Komponente zu bilden. Die sich ergebende Komponente ist wasserabweisend, hat gute mechanische Eigenschaften, behält seine Form, hat keine mit dem Kleber in Zusammenhang stehenden toxischen, flüchtigen Stoffe und ist kostengünstig.
Der vierte Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes aus Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits, behandelt nach den Schritten (a), (b), (c) und (d) (siehe oben), durch konventionelle Extrusions- oder Injektionsschmelztechniken.
Die behandelten Vermiculitteilchen können vor Herstellung des Endproduktes auch mit einer zweckmäßigen Menge lignincellulosehaltiger Teilchen oder mit Verstärkungsfasern wie Glasfasern oder synthetischen organischen Fasern kombiniert werden.
Die verschiedenen oben offenbarten Verfahren und die aufgrund dieser Verfahren hergestellten Produkte haben verschiedene Vorteile, die im folgenden genannt sind:
1. Nach der chemischen Behandlung und Beharzung der Teilchen und nach der Wiedergewinnung des Lösungsmittels für eine Wiederverwendung befinden sich die Teilchen in dem latenten Zustand, der die Preßoperation so ermöglicht, daß die Plattenherstellung an einem anderen Ort und zu einem anderen Zeitpunkt durchgeführt werden kann. Dies ermöglicht eine diskontinuierliche Herstellung und führt zu dem weiteren Vorteil einer Minimierung von Kapitaleinsatzkosten pro hergestellter Produkteinheit, sowie größerer Marktflexibilität, das heißt Verkauf der vorgefertigten Platte oder des aufbereiteten Vermiculits nur für Plattenpressung durch den Kunden.
2. Die Vermeidung von mit dem Bindemittel in Verbindung stehenden toxischen flüchtigen Stoffen, die Minimierung einer Größenzunahme beim Kontakt mit Wasser, das Hineinbringen guter mechanischer Eigenschaften und einer guten Oberflächeneinheitlichkeit sind erreicht.
3. Der gesamte Verbund wird aus trockenen Bestandteilen gepreßt, was eine viel größere Auswahl einer Spezifikation, wie zum Beispiel eines äußeren Oberflächenaussehens, innerer Binderkombinationen und Prozentanteile, Kernzusammensetzungsadditive wie Fasern oder eine äußere Laminatwahl und Produktgestalt- und -formmethode ermöglicht.

Claims

1. Verfahren zur Darstellung von Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits zur Herstellung eines Endprodukts mit folgenden Schritten:

(a) Falls notwendig, chemisches Modifizieren des Vermiculits durch Imprägnieren des Vermiculits mit einer Imprägnierungszusammensetzung mit einem dicarboxylen Anhydrid oder einem tricarboxylen Anhydrid, gelöst in einem zweckmäßigen, nichtwäßrigen Lösungsmittel,

(b) falls notwendig, Aufbringen eines Haftförderers auf die Teilchen, um die Haftung eines Harzes auf der Oberfläche der Vermiculitteilchen zu fördern,

(c) Versehen der Vermiculitteilchen mit Harz, durch entweder:

(i) Aufbringen eines thermoplastischen Harzes in trockener Pulverform auf die Teilchen, so daß das thermoplastische Harz nach dem Aufbringen des Haftförderers an der Oberfläche der Vermiculitteilchen haftet, wobei das thermoplastische Harz an seiner Oberfläche durch Bestrahlung oder durch Fluorieren modifiziert wurde, oder

(ii) Einschließen eines härtbaren Isocyanatharzes, das in einem zweckmäßigen kompatiblen Lösungsmittel gelöst ist, in die Imprägnierungszusammensetzung von Schritt (a) oder

(iii) Aufbringen eines trockenen Pulvers eines härtbaren Novolakharzes auf die Teilchen und, falls notwendig, eines Katalysators hierfür, so daß das trockene Pulver des härtbaren Novolakharzes nach dem Aufbringen des Haftförderers an der Oberfläche der Vermiculitteilchen haftet und

(d) falls notwendig, nach Schritt (c) Entfernen jedes vorhandenen Lösungsmittels.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit den Schritten:

(a) chemisches Modifizieren des Vermiculits durch Imprägnieren des Vermiculits mit einer Imprägnierungszusammensetzung mit einem dicarboxylen Anhydrid oder einem tricarboxylen Anhydrid, das in einem zweckmäßigen nichtwäßrigen Lösungsmittel gelöst ist;

(c) (ii) Tränken der Vermiculitteilchen mit Harz durch Einbringen in die Imprägnierungszusammensetzung von Schritt (a) wobei ein härtbares Isocyanatharz in einem zweckmäßigen kompatiblen Lösungsmittel gelöst ist und

(d) nach Schritt (c) (ii), Entfernen des Lösungsmittels.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Anhydrid ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Tetrahydrophthalanhydrid und Trimellithanhydrid.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Lösungsmittel für das Anhydrid ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Methylacetat, Ethylacetat, Methylethylketon, Benzol, Trichlorethylen und Dichloromethan.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Lösungsmittel für das Anhydrid Dichloromethan ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Imprägnierungszusammensetzung 0,25 bis einschließlich 20 Gewichtsprozent der Imprägnierungszusammensetzung an Anhydrid enthält.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Lösungsmittel für das härtbare Isocyanatharz dieselbe ist wie das Lösungsmittel für die Imprägnierungszusammensetzung.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Imprägnierungszusammensetzung das härtbare Isocyanatharz in einer Menge von 0,25 bis inclusive 50 Gewichtsprozent der imprägnierenden Zusammensetzung an härtbarem Isocyanatharz enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 1 mit den Schritten:

(b) Aufbringen eines Haftförderers auf die Teilchen, um die Haftung eines Harzes an der Oberfläche der Vermiculitteilchen zu fördern;

(c) (i) Aufbringen eines thermoplastischen Harzes in trockener Pulverform auf die Teilchen, so daß nach dem Aufbringen des Haftförderers der Thermoplast auf der Oberfläche der Vermiculitteilchen haftet, wobei das härtbare Harz an seiner Oberfläche durch Bestrahlung oder Fluorierung modifiziert wurde; und

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 9, bei dem der Haftförderer ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus umwandelbaren Harzen, thermoplastischen Gummis, Styrenbutadienharzen, Styrenacrylatharzen, chlorinierten Gummis, Phenolharzen, lösungsmittellöslichen thermoplastischen Harzen aus lignincellulosehaltigem Material derivierten Gummis oder Harzen, lösungsmittelquellbaren Cellulosen, Phenolformaldehydnovolakharzen, Urethanelastomeren, harzartigen Klebrigmachern, Bitumen, Kohlenteer, Asphalt und Pech.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei dem der Haftförderer auf die Teilchen in einer Menge von 0,1 bis inclusive 25 Gewichtsprozent der Vermiculitteilchen aufgebracht werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 9 bis 11, bei dem das thermoplastische Harz ein bestrahltes, vernetzbares, härtbares Harz in trockener Pulverform aufweist, wobei das Harz während es sich in trockener Pulverform befand, einer Gammastrahlung ausgesetzt wurde, wobei das Harz aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyvinylchlorid, linearem Low-Density-Polyethylen, Low-Density-Polyethylen und High- Density-Polyethylen besteht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 9 bis 11, bei dem das thermoplastische Harz ein thermoplastisches Harz in trockener Pulverform aufweist, das fluoriert wurde, wobei das Harz ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchlorid, Polyethylen und Polypropylen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 9 bis 13, bei dem in Schritt (c) (i) die Vermiculitteilchen geharzt sind mit thermoplastischem Harz von 1 bis inclusive 500 Gewichtsprozent des Vermiculits.

15. Verfahren nach Anspruch 1 mit folgenden Schritten:

(b) Aufbringen eines Haftförderers auf die Teilchen, der ein Lösungsmittel aufweist, das die Vermiculitteilchen anfeuchtet und das ein Haften eines Harzes an der Oberfläche der Vermiculitteilchen bewirkt,

(c) (iii) Aufbringen eines trockenen härtbaren Novolakharzpulvers auf die Teilchen und, falls nötig, eines Katalysators hierfür, so daß nach dem Aufbringen des Haftförderers das trockene härtbare Novolakharzpulver an der Oberfläche der Vermiculitteilchen haftet und

(d) nach Schritt (c) Entfernen des Lösungsmittels.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Lösungsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Wasser und Dichloromethan.

17. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands aus Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits, das entsprechend dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 16 behandelt wurde, mit dem Verfahrensschritt:

(1) Komprimieren der Vermiculitteilchen in einer zweckmäßigen Presse oder Form unter Hitze, um zu ermöglichen, daß das vorhandene Harz polymerisiert, um den Gegenstand zu bilden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Vermiculitteilchen in einer zweckmäßigen Presse oder Form komprimiert und bei einer Temperatur zwischen 120ºC und einschließlich 250ºC erhitzt werden bei einem Druck von 2 bis einschließlich 70 kg/cm².

19. Verfahren zur Herstellung einer Teilchenplatte aus Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits, das gemäß dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 16 behandelt wurde, mit den Verfahrensschritten:

(i) Imprägnieren eines Blattes oder von Blättern von lignincellulosehaltigem Material mit einer Zusammensetzung, die ein härtbares Harz, eine Streckflüssigkeit für das härtbare Harz und, wo notwendig, einen Katalysator für das härtbare Harz aufweist,

(ii) Wiedergewinnen der Streckflüssigkeit;

(iii) Aufbringen des imprägnierten Blatts oder imprägnierter Blätter von lignincellulosehaltigem Material auf eine oder beide Seiten einer Schicht der Vermiculitteilchen, um einen Verbundwerkstoff zu bilden; und

(iv) Komprimieren des Verbundwerkstoffs in einer zweckmäßigen Presse unter Hitze, um zu ermöglichen, daß das vorhandene Harz polymerisiert, und um zu ermöglichen, daß das im imprägnierten Blatt oder in den imprägnierten Blättern vorhandene härtbare Harz polymerisiert und abbindet, und daß dies alles erstarrt, um die Teilchenplatte zu bilden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem in Schritt (iv) der Verbundwerkstoff in einer zweckmäßigen Presse komprimiert und aufgeheizt wird auf eine Temperatur zwischen 120ºC und einschließlich 250ºC und bei einem Druck von 2 bis inclusive 70 kg/cm².

21. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands aus Teilchen eines aufgeblätterten Vermiculits, das entsprechend dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 16 behandelt wurde, wobei das Verfahren den Schritt aufweist:

(I) Aussetzen der Vermiculitteilchen einem Extrusions- oder Injektionsformverfahren mit Aufheizung, um zu ermöglichen, daß das vorhandene Harz polymerisiert, um den Artikel zu ergeben.